關(guān)鍵零件經(jīng)常承受交變應(yīng)力、溫度變化等載荷作用,而且在服役過程中還需要考慮環(huán)境的影響,因此為了提高零件的使用壽命,對表面進行適當?shù)那逑?、與表面防護,可顯著地其表面完整性,以及提高其質(zhì)量 性。
表面的清洗,主要目的是為了去除或減小表面污染物對使用性能的危害。表面的清洗有很多方法,如吹砂、拋丸、化學(xué)清洗和氣蒸脫油脂等多種方法,上程上主要采用的是噴丸方法。
表面主要是為了在表層引入壓應(yīng)力和表層的組織結(jié)構(gòu),以使零件表面得以、硬化和韌化。表面上藝方法有很多,如熱處理(如淬火、調(diào)質(zhì)等)、化學(xué)熱處理(如滲碳、滲氮等)、形變(如噴丸、滾壓、激光沖擊、超聲沖擊等),以及復(fù)合(如熱處理+形變、化學(xué)熱處理+形變等)。
噴丸工藝的 環(huán)保問題和發(fā)展趨勢
來,國內(nèi)采用的噴丸技術(shù)主要是在 技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)制造水平而發(fā)展起來的,設(shè)備的自動化控制能力較差,對粉塵和破碎彈丸的篩分沒有控制,因此出現(xiàn)過由于細小粉塵引起的爆炸和對)方的污染。近年來引進了的轉(zhuǎn)臺式拋丸機,目前的發(fā)展趨勢是,隨著技術(shù)的發(fā)展和 對的重視,采購的轉(zhuǎn)臺式拋丸機一般都配備較好的吸塵與粉塵 配件,以避免原來由于破碎的小粉末導(dǎo)致的爆炸或上作現(xiàn)場較臟等問題。由于對較多碎小的粉末沒有重視,而導(dǎo)致出現(xiàn)了爆炸和粉塵在車間亂飛而污染車間、設(shè)備和零件。此外還可以采用切制鋼丸來替代鑄鋼彈丸,以減小彈丸的破碎率。采用鋼效切制彈丸,可以大幅度提高生產(chǎn)效率和減小彈丸破碎率,是非常值得推廣應(yīng)用和很有發(fā)展空間的噴丸介質(zhì)。
轉(zhuǎn)臺式拋丸機的研制已向自動化和的方向發(fā)展,設(shè)備的配備雖然費用稍高,但可以避免爆炸事故和人員肺硒病的發(fā)生。在以人為本和的理念下,只有加強對設(shè)備上作環(huán)境的整治,加強技術(shù)革新和設(shè)備功能,才能使企業(yè)得以生存和發(fā)展。
玻璃彈丸是在20世紀70年代發(fā)展起來的,玻璃彈丸的硬度>48HRC,從硬度上而言適宜作為噴丸介質(zhì)對鋁合金和鈦合金進行處理,但其破碎率較高,因此發(fā)展了陶瓷彈丸來部分取代玻璃彈丸,就目前而言陶瓷彈丸的價格還較高,雖然從長遠的成本來看并不高,但在上程上被大家接受還需要 時間。目前陶瓷彈丸主要在航空上業(yè)部門獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
此外,為了提高生產(chǎn)效率和 環(huán)保性,近年來發(fā)展了超聲沖擊和激光沖擊,以替代噴丸用于焊接結(jié)構(gòu)件和葉片零件的和光飾處理。超聲沖擊上藝技術(shù)是利用磁致伸縮效應(yīng)在電磁場的作用下使帶有圓形沖擊頭的槍在齒輪根部圓角進行沖擊,使根部圓角發(fā)生彈塑性變形并形成殘余壓應(yīng)力,從而提高齒輪根部彎曲疲勞強度和抗應(yīng)力腐蝕開裂性能的上藝方法。為了減小根部沖擊時表面粗糙度的不利影響,在航空上業(yè)還采用超聲光飾的上藝方法來獲得完好的表面完整性,從而可 高的和抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。超聲沖擊和激光沖擊是非常值得推廣的 、環(huán)保、 的新型表而上藝技術(shù)。
激光沖擊是在噴丸的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,又稱為無丸,不僅環(huán)保而且層可達1mm,是非常有發(fā)展前景的上藝技術(shù)。它的機理是利用激光照射的效應(yīng),使涂敷在試件表面的吸收層發(fā)生高壓氣體膨脹,并在約束層的作用下沖擊試件表層。目前如MIC公司都已將激光沖擊上藝技術(shù)應(yīng)用在和民用的彈簧和承載齒輪上。國內(nèi)該技術(shù)由于成本高、效率低,還主要是只應(yīng)用于航空發(fā)動機關(guān)鍵的葉片和渦輪盤的樺齒上,但非常值得推廣應(yīng)用。
后值得一提的是,在對零件噴丸前的表面檢查方面,也用巴克豪森檢測方法取代了酸洗法,以避免對零件表面的污染,減小對操作人員的危害,并噴丸前零件的表面完整性。
在機械類產(chǎn)品中,很多重要零部件如齒輪、軸承、曲軸、凸輪軸、活塞銷和萬向節(jié)等,需要經(jīng)過磨削加上。磨削時產(chǎn)生的熱量會進入零件的表面,容易引起金相組織的變化。在上藝參數(shù)、冷卻方法和磨料狀態(tài)選擇不當?shù)那闆r下,上件在磨削過程中極易出現(xiàn)金相組織變化層(即回火層),造成表面軟點,或伴隨出現(xiàn)表面殘余拉應(yīng)力,甚至導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋,這就是所謂的磨削問題。對齒輪來說,局部的表面將使該處硬度下降,產(chǎn)生拉應(yīng)力,降低了疲勞強度,容易萌生裂紋,從而造成表面的早期失效。
長期以來,對上件表面磨削的檢驗,除了 簡單的目測法外,再就是采用已延續(xù)的傳統(tǒng)方法一一酸洗法。該方法雖然簡單易行,但有著很大的局限性。表面經(jīng)酸液浸蝕,由于氫脆等原因即使沒有問題也無法再使用,所以是一種破壞性檢查。并且,酸洗法本質(zhì)上屬于定性檢查,難以對磨損程度做出定量的說明。因此,在采取傳統(tǒng)方法時,只能采用抽檢的方式,且樣本很小,欲對所執(zhí)行的上藝過程做出較確切的評價并子以改進是很困難的。
理論表明,酸洗法檢驗只能反映因金相組織結(jié)構(gòu)變化引起的齒輪表面硬度下降,而上件表面存在的殘余應(yīng)力則無法反映,故在揭小磨削的程度上顯得不足,而且對零件的表面完整性有危害。另外,由于使用了酸液,企業(yè)增加了環(huán)境污染的負擔(dān);傳統(tǒng)檢查方法的規(guī)范化性水平較低, 難以制定可操作性強的評定標準。
近年來,利用巴克豪森(又稱BMA法、磁彈法)研制的測試儀器己在零部件表而磨削檢測中逐步應(yīng)用并充分顯現(xiàn)出優(yōu)越性。在汽車行業(yè)中,不少場合都可以采用這種以BMA法為基礎(chǔ)而研制的磨削測試儀器,其中,對齒輪、軸承、凸輪軸和曲軸等零部件的檢測是應(yīng)用 多的。
隨著“以人文本”的企業(yè)經(jīng)營理念的深入和 對 環(huán)保及質(zhì)量的重視,噴丸工藝技術(shù)發(fā)展的趨勢必然是 、環(huán)保、節(jié)能,希望各相關(guān)單位和企業(yè)能夠提前做好準備,并結(jié)合實際條件進行技術(shù) 新和設(shè)備改造,以實現(xiàn)和推動噴丸在工程上的 、保質(zhì)、清潔應(yīng)用。